一种AZC格子砖及其制法与利用该格子砖布置的蓄热室

摘要

本发明公开了一种AZC格子砖及其制法与利用该格子砖布置的蓄热室，该砖块按重量百分比包括如下组分：氧化铝70-75％；二氧化锆7-12％；三氧化二铬6-10％；磷酸铝9-12％；其中，所述三氧化二铬由废料三氧化二铬二次烧结而成，其颗粒尺寸在6000目以上。优点为该砖块具有很低的显气孔率，较高的体积密度、常温耐压强度和0.2MPa荷重软化温度，可有效防止外部物质(石油焦燃烧过程中产生的有害气氛)侵入砖块内部，保持耐火材料组织结构的完整性；并且该砖块对石油焦燃烧的有害气氛具有较强的耐侵蚀性和抗蠕变性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐火材料，尤其涉及一种用于石油焦浮法蓄热室用格子砖(AZC砖) 及其制备方法，还涉及利用该AZC格子砖布置的蓄热室。

背景技术

目前，玻璃熔窑利用石油焦这种含热量高的燃料来替代普通燃料生产玻璃，这是节 约能耗、减少排放、降低制造成本以及提高玻璃熔窑水平的有效手段。但是，石油焦在 燃烧过程中会释放五氧化二钒、硫、氧化镍等气体，其腐蚀性极强，不仅会侵蚀耐火材 料和玻璃窑的上部空间，而且明显加快耐火材料的损毁速度，从而使玻璃熔窑的使用寿 命大大降低。据有关使用单位统计，采用石油焦作燃料后，浮法玻璃窑的窑龄仅为至6-8 个月左右。故，亟待解决上述技术难题。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种能抵抗石油焦的燃烧气氛、延长玻璃熔窑 使用寿命的石油焦浮法蓄热室用AZC格子砖；

本发明的第二目的是提供上述格子砖的制备方法；

本发明的第三目的是提供利用上述格子砖布置的石油焦蓄热室。

技术方案：本发明所述的AZC格子砖，按重量百分比包括如下组分：氧化铝70-75％、 二氧化锆7-12％、三氧化二铬6-10％以及磷酸铝9-12％；其中，所述三氧化二铬由废料 三氧化二铬二次烧结而成，其颗粒尺寸在6000目以上。

其中，废料三氧化二铬二次烧结的温度为1800-2000℃，时间为2-6h，如此可实现 废料再利用，资源循环。

氧化铝的纯度为99.9％以上，其颗粒尺寸在6000目以上；所述二氧化锆的纯度为 99.9％以上；所述三氧化二铬的纯度为80.0％以上。

AZC格子砖中还可以包括重量百分比为2.5-5％羧甲基纤维素。

AZC格子砖中还可以包括重量百分比为0.3-3％的稀土B成核剂。

本发明所述AZC格子砖的制备方法，包括如下步骤：将AZC格子砖制备所需的原 料混合后依次进行成型压制、干燥、烧结以及保温，即得。

其中，烧结的温度为1550-1650℃，烧结的时间为48-60h，保温的时间为4-6h。

本发明所述利用AZC格子砖布置的蓄热室，蓄热室内部砖块自下而上的分布为： 第1-19层为硅线石，20-59层为AZS-33锆刚玉砖，第60-70层为AZC格子砖，第71-72 层为70Z锆砖，其中，所述AZS锆刚玉砖中二氧化锆的重量百分比为33％；

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的AZC格子砖具有很 低的显气孔率，较高的体积密度、常温耐压强度和0.2MPa荷重软化温度，可有效防止 外部物质(石油焦燃烧过程中产生的有害气氛)侵入砖块内部，保持耐火材料组织结构 的完整性；并且该砖块对石油焦燃烧的有害气氛具有较强的耐侵蚀性和抗蠕变性；同时， 该AZC格子砖的制备方法简单易行，容易实现，实用性强；另外，本发明的AZC格子 砖可用于布置蓄热室，其位于蓄热室上层(60-70层)，蓄热室底层(1-19层)为硅线石， 中层(20-59层)为AZS-33锆刚玉，顶层(71-72层)为70Z锆砖，如此能大大减少或 避免有害气氛对蓄热室内部砖块的侵蚀，因而大大提高蓄热室及玻璃熔窑的使用寿命。

具体实施方式

本发明的AZC格子砖主要用于石油焦浮法蓄热室内，该格子砖的主要成分包括(以 重量百分比计，下同)：氧化铝70-75％、二氧化锆7-12％、三氧化二铬6-10％以及磷酸 铝9-12％，故简称AZC格子砖(取前三个成分的首字母)，该砖块具有很低的显气孔率， 较高的体积密度、常温耐压强度和0.2MPa荷重软化温度，可用于抵抗石油焦燃烧过程 中释放的五氧化二钒、硫、氧化镍等气体。

废料三氧化二铬是使用后废弃的材料，很难降解，通常是深埋处理。而本发明正是 将废废弃的三氧化二铬经二次烧结得到颗粒尺寸为6000目以上的三氧化二铬，实现了 资源的再生利用；其中，二次烧结的温度控制在1800-2000℃，烧结时间控制在2-6h， 烧结时可加入微量(例如3％左右)的超细氧化铝(纳米级)作为结合剂，促使其烧结 形成超细颗粒的三氧化二铬。

为了提高上述四种原料的溶解效果，我们可以在砖块中加入羧甲基纤维素(CMC)， 而加入量控制在2.5-5％，是为了进一步提高原料的溶解效果。

为了提高砖块的热震稳定性，我们可以在砖块中加入稀土B成核剂，加入量控制在 0.3-3％，是为了进一步提高砖块的热震稳定性。

当然，我们可以在砖块中同时加入2.5-5％羧甲基纤维素和0.3-3％的稀土B成核剂， 并且控制氧化铝的纯度为99.9％以上，颗粒尺寸在6000目以上；二氧化锆的纯度为99.9％ 以上；三氧化二铬的纯度为80.0％以上；如此制成的砖块致密性好、材质硬、耐磨性强、 耐高温，同时其抗侵蚀、耐冲刷、吸热率也会更好。

表1为各类砖块的技术参数

由表1可知，本发明的AZC砖块具有较低的显气孔率，较高的体积密度、常温耐 压强度和荷重软化温度，这说明该砖块的孔隙较小，致密性好，机械强度高，大大减小 有害气氛以及熔渣的进入，保持砖块组织结构的完整性，并对有害气氛具有较强的耐侵 蚀性和抗蠕变性；同时该砖块在常温和高温(1700℃)情况下都具有较高的耐压强度， 适用于石油焦蓄热室的上部位置(60-70层)。

现有的蓄热室下部(20层以下)多使用镁砖等碱性砖块，石油焦燃烧过程中挥发的 矾、硫等有害气体会促使这类碱性砖块中碱性气体的挥发，并且该碱性气体会破坏碱性 砖块中的铝组分，由此直接导致碱性砖块的损坏，从而加速了蓄热室内部下层砖块以及 整体砖块的损毁速度。本发明经多年研究试验，将AZC格子砖置于蓄热室的上层(60-70 层)，因蓄热室上部空间受侵蚀性最强，顶层(71-72层)使用70Z锆砖(以下对其详细 说明)，底层(1-19层)使用硅线石，中层(20-59层)使用AZS-33锆刚玉砖(锆含量 为33％)，如此得到的蓄热室，其内部砖块自上到下可大大减弱或避免石油焦燃烧气氛 的侵蚀，将蓄热室的使用寿命延长至3年以上，解决了现有技术中存在的难题。

所述提及的70Z锆砖，按重量百分比包括如下组分：二氧化锆70～85％，二氧化硅 9～20％，硅溶胶3～8％，超细氧化铝1～3％。

其中，上述70Z锆砖中还可以包括重量百分比为0.3-3％的稀土B成核剂。同时， 还可以包括重量百分比为2.5-5％羧甲基纤维素。

70Z锆砖的制备方法，包括如下步骤：将原料混合后依次进行成型压制、干燥、烧 结以及保温，即得所述的AZC格子砖。其中，所述烧结的温度为1500-1650℃，烧结的 时间为45-60h，保温的时间为4-6h。

实施例1

(一)原料：

纯度为99.9％的氧化铝，73％，颗粒尺寸为6000目；纯度为99.9％的二氧化锆，10％，； 纯度为88％的三氧化二铬8％；磷酸铝10％；3.5％羧甲基纤维素；2％稀土B成核剂。

上述原料中，除三氧化二铬和磷酸铝，其余均可外购获得。

(二)制备方法：

1、准备三氧化二铬：将废料三氧化二铬在温度为1900℃下烧结4h，烧结过程中加 入3％的纳米级氧化铝，得6000目的三氧化二铬；

2、准备磷酸铝：由1％磷酸、33％氧化铝以及66％水调配而成。

3、将所有原料混合后依次进行成型压制、干燥、烧结以及保温，即可获得AZC砖， 其中，烧结的温度为1600℃，烧结的时间为55h，保温的时间为5h。

(三)性能检测

经测，该砖块的显气孔率为16％，体积密度为3.2g/cm³，常温耐压强度为80MPa， 0.2MPa荷重软化温度为1700℃。

对比例1

原料与制备方法与实施例1基本相同，不同之处为加入1％羧甲基纤维素，经检测， 所得砖块的显气孔率较实施例1有所提高，体积密度较实施例1有所下降。

对比例2：

原料与制备方法与实施例1基本相同，不同之处为加入5％稀土B成核剂，经检测， 所得砖块的显气孔率、体积密度与实施例1基本相相似，但荷重软化温度有所下降。

实施例2

(一)原料：

纯度为99.9％的氧化铝，70％，颗粒尺寸为6000目；纯度为99.9％的二氧化锆，7％，； 纯度为80％的三氧化二铬6％；磷酸铝10％；0.3％稀土B成核剂。

(二)制备方法：

1、准备三氧化二铬：将废料三氧化二铬在温度为1800℃下烧结3h；

2、准备磷酸铝：由1％磷酸、33％氧化铝以及66％水调配而成。

3、将所有原料混合后依次进行成型压制、干燥、烧结以及保温，即可获得AZC砖， 其中，烧结的温度为1550℃，烧结的时间为48h，保温的时间为4h。

(三)性能检测

经测，该砖块的显气孔率为16.5％，体积密度为3.1g/cm³，常温耐压强度为80MPa， 0.2MPa荷重软化温度为1700℃。

实施例3

(一)原料：

纯度为99.9％的氧化铝，75％，颗粒尺寸为6000目；纯度为99.9％的二氧化锆，12％，； 纯度为85％的三氧化二铬6％；磷酸铝12％；2.5％羧甲基纤维素。

上述原料中，除三氧化二铬，其余均可外购获得。

(二)制备方法：

1、准备三氧化二铬：将废料三氧化二铬在温度为2000℃下烧结6h；

2、将所有原料混合后依次进行成型压制、干燥、烧结以及保温，即可获得AZC砖， 其中，烧结的温度为1650℃，烧结的时间为60h，保温的时间为6h。

(三)性能检测

经测，该砖块的显气孔率为16.2％，体积密度为3.15g/cm³，常温耐压强度为80MPa， 0.2MPa荷重软化温度为1700℃。

实施例4

(一)原料：

纯度为99.9％的氧化铝，72％，颗粒尺寸为6000目；纯度为99.9％的二氧化锆，8％，； 纯度为88％的三氧化二铬9％；磷酸铝11％；4％羧甲基纤维素；1.5％稀土B成核剂。

上述原料中，除三氧化二铬和磷酸铝，其余均可外购获得。

(二)制备方法：

1、准备三氧化二铬：将废料三氧化二铬在温度为1900℃下烧结4h，烧结过程中加 入3％的纳米级氧化铝，得6000目的三氧化二铬；

2、准备磷酸铝：由1％磷酸、33％氧化铝以及66％水调配而成。

3、将所有原料混合后依次进行成型压制、干燥、烧结以及保温，即可获得AZC砖， 其中，烧结的温度为1630℃，烧结的时间为58h，保温的时间为5h。

(三)性能检测

经测，该砖块的显气孔率为16％，体积密度为3.19g/cm³，常温耐压强度为80MPa， 0.2MPa荷重软化温度为1700℃。